热电偶温度计量常见问题的处理措施探讨

祝洪凡

摘 要：工业生产对环境温度要求较高，为保证温度在生产范围内，需要利用仪器进行环境测温。而最常的测温仪器就是热电偶温度计。热电偶的优势较多，能够更精确的测出环境温度来指导生产作业。但由于众多因素的综合影响，热电偶的使用会出现一定的误差而失准。研究热电偶温计量问题对解决生产难题具有重要作用。本文简要说明了热电偶的测温基本原理，分析了热电偶温度计测量误差来源和原因，并提出热电偶误差校正的有效方法，给出热电偶的使用注意事项，为热电偶的维护和保养提供一些参考。

关键词：热电偶温度计量；常见问题；处理措施

工业生产中温度是必不可少的控制因素，对工业生产的意义重大。为了实现精确化控制温度，热电偶测温仪表应用越来越广泛。热电偶温度传感器能够直接与环境接触，省去中间介质的传递，温度测量更精确，误差更小。而且热电偶结构简单，造型可根据需求随意变化，操作简单，性价比很高。但是，热电偶的使用需要严格的操作规程，一旦使用不规范，或保养不到位，热电偶就会产生温量计量误差，给工业生产带来困扰。因此，对热电偶的误差来源进行分析并寻找解决对策是十分必要的。

1 热电偶工作原理

热电偶进行测温时，利用塞贝克效应（Seebeckeffect），将不同热导体间的温度差转化成电信号，再利用二次仪表转化为我们直观看到的温度显示值。当温度差越大时，不同导体间的电流就会越强，产生的电信号也越强，两者成正相关。强温差使得强电流产生强大的电信号，从而在仪表上可以看到由强温差转化而来的测温值。热电偶具有准确度高，灵敏性高，测温响应时间短，并可以直接接触待测物质等优点。同时，热电信号可以远距离发送，为工业自动化控制的实现提供助力。但是，热电偶随着使用频率的增多，精确度会逐渐下降，需要不断进行误差来源追溯，加强维护、保养和校正，才能将超差有效的避免，提高热电偶的测温质量和精确度。

2 热电偶温度计量的常见问题

2.1 热电偶安装不合理引起的问题

热电偶在对待测物质进行测温时，位置的选择十分的重要，对其精确度影响较大。一旦位置安装不对，插入深度不达使用标准，热电偶工作误差就会随之增大。而且由于没同物质的导热性能不同，应用热电偶时，要对插入深度进行校正与调整，并反得试验来确度深度，否则误差控制很难到位。

2.2 热辐射以及导热问题

热辐射范围较大，会对正在测量的热电偶测量端产生辐射热影响，成为测量误差的来源之一。而导热误差则是热电偶本身构造所形成的，其导体导热随着长度的变化会出现温度差，使得温度指示值出现偏差。

2.3 热电偶动态响应问题

热电偶的动态响应问题是指热电偶进入待测物质后，其指示值响应时间超出了标准响应时间。热电偶是插入式测温，需要测量端与待测物温度无偏差，才能进行电信号的转化。因此，这种响应时间的快速直接影响着其灵敏度。这种灵敏度受构造和使用环境温度条件所影响。静止测量时，热电偶灵敏度高，准确度高。而当待测物质温度是动态变化状态时，热电偶或无法与这种变化保持同步，就会产生动态响应误差，使每一时刻的测量值出现偏差。

2.4 测量系统漏电引起的问题

热电偶结构存在缺陷，如绝缘层老化开裂而漏电，温度差形成的热电流损失，热电势受影响，导致测量端出示的温度值与实际温度存在温差误差，甚至出现测量值无法显示的故障。

3 热电偶温度计量常见问题的处理措施

3.1 合理选择测温点与插入深度

热电偶测温，位置和深选择至关重要。为保证测量准确，要对待测环境进行数据采集分析总结，寻找最佳的检测点来消除测温误差，从而达到温度监测和控制的作用。对于最佳的插入深度，要从热电偶本身结构、材质和保护材质、密封性等方面综合考虑，进行深度检测实线并总结数据变化规律，利用其它工具对其进行分析，从而将最佳深度数据确定下来。对于测量环境的不同，热电偶插入深度确定同样需要实验确定，才能有效避免测温误差超差问题的出现。

3.2 热辐射及导热问题的修正

热辐射误差修正方法如下：一是通过对流形式来降低辐射热；二是通过隔離措施控别热交换。导热误差的修正于是五杀基本雷同，可以加强对流或者采取措施降低导热的方法来实现。

3.3 热电偶动态响应问题的修正

热电偶动态响应强弱是其灵敏性的表现。提高灵敏性，才能加快热响应速度。可以从加快热传感响应速度和调小滞后时间两方面来校正。研究结果表明，热电偶热响应越快，其接点体积越细小，接触面越大。因此，进行校正时，可以改变检测端外形，使热电偶接点体积精细化，还要与待测液的接触面积增大，从而缩小热电偶的热响应滞后时间。此外，采用导热性能强，热响应快的材质作热电偶传感器，将动态响应误差降至安全标准内，才能将热电偶的最佳性能发挥出来。

3.4 测量系统漏电问题的修正

热电偶测温系统有电流变，绝缘层容易老化，必须定期维护、检查和保养，才能避免漏电误差。此外，还可增大热电偶直径，加厚保护层等方法来避免误差超差。

4 热电偶使用中的注意事项

1）从实际测温环境出发，科学选择热电偶类型和保护层材质。

2）合理选用冷端补偿器。

3）插入深度经确定不要随意更改，与被测物质接触距离在10cm以内，保证插入部位为中央部位。

4）热电偶的使用环境要均衡，避免忽冷忽热损伤防瓷骨保护管。

5）设有保护装置的热电偶必须带保护装置进行作业。

6）热电偶保护装置要及时保养维护，发现变薄、开焊、腐蚀等情况立即更换。

7）热电偶接线要按照图纸进行，特别需要注意的是补偿导线的正、负极。

8）特别注意保护补偿导线，防刮伤、折断和电磁干扰等。

参考文献：

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